黄登水电站1号导流洞进口全年围堰拆除爆破.pdf

黄登水电站1号导流洞 全年围堰拆除爆破 进口 李昌武，赵兴旺 中国水利水电建设工程咨询西北有限公司黄登监理中心，云南兰坪6 7 1 4 0 6 摘要黄登水电站1 号导流洞全年围堰受外围条件变化影响整体后移，距离导流洞建筑物进水塔最近处只有 5 0c m ，最远处为4m ，全年围堰拆除采用分期、分层拆除，最后一次爆破拆除方量超过60 0 0m 3 。为保证进水塔安 全和确保分流效果，经过多次爆破设计讨论后确定了一次爆破拆除的爆破设计方案，并通过精心造孑L 、装药、联网 施工，最后成功完成拆除爆破，门槽处质点振动速度矢量和未超过设计允许值，并达到很好的分流效果。 关键词进口围堰；爆破拆除；导流洞；黄登水电站 D e m o l i t i o nB l a s t i n go ft h eI n l e tF u l l - t i m eC o f f e r d a mo fN o ．1D i v e r s i o n T u n n e li nH n a n g d e n gH y d r o p o w e rS t a t i o n L IC h a n g w u ，Z H A OX i n g w a n g H u a n g d e n gS u p e r v i s i o nC e n t e r ，C h i n aH y d r oC o n s u l t i n gE n g i n e e r i n gC o r p o r a t i o nN o r t h w e s tB r a n c h ， L a n p i n g6 71 4 0 6 ，Y u n n a n ，C h i n a A b s t r a c t T h ef u l l t i m ec o f f e r d a mo fN o ．1d i v e r s i o nt u n n e li n H u a n g d e n gH y d r o p o w e rS t a t i o nm o v e st ot u n n e lh y d r a u l i c s t r u c t u r e sa st h ea c t i o no fp e r i p h e r a lc o n d i t i o n sw i t ham i n i m u md i s t a n c eo f5 0c ma n dam a x i m u md i s t a n c eo f4mt oi n t a k e t o w e rr e s p e c t i v e l y ．T h ec o f f e r d a mi sd i s m a n t l e db yt h em o d eo fs t a g i n ga n dl a y e r i n g ，a n dt h el a s tb l a s t i n gd e m o l i t i o nv o l u m ei s m o r et h a n60 0 0m ’．I no r d e rt oe n s u r et h es a f e t yo fi n t a k et o w e ra n dt h ed i v e r s i o ne f 玷c t ．t h eb l a s t i n gs c h e m ei sd e t e r m i n e d a f t e rs e v e r a ld e s i g nr e s e a r c h e s ．T h ea c t u a lb l a s t i n gi ss u c c e s s f u la f t e rc a r e f u l l yh o l ed r i l l i n g ，p o w d e rc h a r g i n ga n dd e t o n a t i o n n e t w o r kd e s i g n i n g ．T h em o n i t o r e dv i b r a t i o nv e l o c i t yv e c t o ra tg a t es l o td on o te x c e e dd e s i g na l l o w a b l ev a l u e ，a n dt h ed i v e r s i o n e f f e c ti sa l s ob e t t e r ． K e yW o r d s i n l e tc o f f e r d a m ；b l a s t i n gd e m o l i t i o n ；d i v e r s i o nt u n n e l ；H u a n g d e n gH y d r o p o w e rS t a t i o n 中圈分类号T V 5 5 1 ．3 ；T V 5 4 2 ．6 2 7 4 文献标识码B文章编号0 5 5 9 9 3 4 2 2 0 1 9 0 6 - 0 0 8 0 - 0 4 1 工程概况 黄登水电站位于云南省兰坪县境内的营盘镇上 游，坝址控制流域面积9 ．1 9 万k m 2 ，多年平均流量 9 0 1m 3 ／s 。水库正常蓄水位16 1 9m ，总库容1 5 ．0 0 亿m 3 ；电站总装机容量19 0 0M w ，拦河大坝为碾压 混凝土重力坝，最大坝高2 0 3m ，导流洞工程位于 右岸，采用单洞分流双洞度汛的方案。1 号导流洞 进口堰基及边坡地层为T 3 x d 5 变质玄武岩⋯，主要 为弱风、弱卸荷岩体，透水性较强。全年围堰采用 重力式混凝土围堰，围堰轴线长6 6 ．8 8m ，采用C 2 0 混凝土浇筑，上游坡面为铅直，下游坡面为台阶状， 墨墨W a ∽‰越．4 5N 0 6 综合坡比为1 0 ．6 5 ，台阶宽1 ．9 5m 。堰顶高程 14 9 8 ．0 0m ，堰基高程14 8 0 ．0 0m ，导流洞进水塔 底板高程14 7 3m ，其中14 7 3 ～14 8 0m 高程为预留 岩埂。围堰拆除采取分段、分层的方式进行，首先 进行为14 8 9 ～14 9 8i n 高程围堰揭顶及堰脚补强加 固混凝土拆除，最后一次爆破拆除l4 7 3 ～14 8 9m 高程范围过流断面内的全年围堰，总拆除方量为 62 0 0n 1 3 。 收稿日期2 叭9 0 3 ．2 8 作者简介李昌武 1 9 8 8 一 ，男，云南禄劝人，工程师，主要 从事水电工程建设监理工作． 万方数据 2 围堰拆除爆破施工难点 围堰拆除爆破的施工难点有以下几点 1 进口全年围堰为重力式围堰，围堰整体分 别由上部混凝土重力围堰和下部预留岩埂两部分组 成，围堰施工阶段受江水雍高影响，未开挖进水塔 底板高程就进行全年围堰施工，在围堰拆除时江水 仍位于14 9 1 ．5m 高程，高出进水塔底板达1 8 ．5m ， 主体围堰拆除属于半水下爆破施工，增加了围堰拆 除爆破施工难度。 2 围堰距离进水塔和闸门槽最近处为5 0 { 3 I I I ， 最远处为4m ，因此不仅要采取必要的防护、保护 措施，同时还应控制爆破振动速度及安全飞石，减 少对进水塔造成危害，这是爆破拆除的最大难点。 3 爆破块度和爆堆形状控制标准高，水下出 渣难度大，只能依靠水流冲渣，对爆破块度和爆堆 形状提出了很高的要求。 4 起爆网路复杂、爆破器材抗水性能要求高。 5 装药难。受炮孔装药长度深、炮孔内渗水、 漏水等恶劣施工环境的制约，保证装药和堵塞质量 成为本次爆破的难点。 3 爆破方案选择 3 ．1 爆破布孔方式的选择 根据围堰拆除的一般经验’，拆除爆破设计可 分为垂直孔方案和水平孔方案，两方案优缺点比较 见表1 。 衰1垂直孔方案和水平孔方案优缺点比较 结合本拆除工程的特点、难点，通过对水平孔、 垂直孔方案的优缺点的多次专题会比选，围堰爆破 拆除要确保优先保证保护对象的安全，其次再考虑 施工难度、进度等因素，最终确定主体围堰爆破采 取水平孔。同时对下游边墩影响区域采取发散孔的 布孔方案，单孔单响的高精度非电毫秒微差顺序起 爆网路，预裂隔振、缓冲孔减振加主动和被动覆盖 的综合防护方案。 3 ．2 钻孔及爆破参数选择 为尽量减少围堰最后一次爆破方量以降低总 起爆药量，全年围堰采取分期、分区拆除的方 式，本文重点针对最后一次主体围堰拆除进行 论述。 3 ．2 ．1 破钻孔参数 预裂孔爆破参数设计，上下游侧预裂孔，水平 布置，向下倾斜5o ，间距0 ．8m ，孔底距离临空面 0 ．5m ，线装药密度为5 0 0g ／m ，孔口堵塞长度 1 ．0m ，采用导爆索将中3 2m m 药卷竹片绑扎成串 状的装药结构。底板预裂孔，水平布置，向下倾斜 5o ，间距1 ．0m ，孑L 口开口位置沿底板高程抬高 0 ．5m ，线装药密度为6 0 0g ／m ，孑L 口堵塞长度为 0 ．6m ，采用导爆索将q b 3 2m m 药卷竹片绑扎成串 状的装药结构。 主爆孔爆破参数设计如下 1 炮孔直径。为满足少7 0m m 药卷的要求，主 爆孔采用11 0m m 孔径，预裂孔采用9 0m m 孔径。 考虑到孔内会出现大量渗水，炮孔内分别布置 中9 0m m 及函7 0m m P V C 套管。 2 炸药单耗。为确保爆渣块度控制在4 0c m 以 下，同时考虑到水压条件和抛掷的需要，平均单耗 控制在1 ．5 ～2 ．0k g ／m 3 之间单耗随高程下降而 增加。 3 孔网参数。混凝土围堰拆除炸药单耗为 1 ．5k g ／m 3 ，岩埂部分爆破单耗控制在2 ．0k g ／m ’左 右。炮孔负担的面积混凝土部位为2 ．8m 2 ，对应的 孔间距为1 ．8 0m ，排距为1 ．5m ；岩埂部位 2 ．7 5m 2 ，对应的孔间距1 ．8 0m ，排距1 ．5m 。考虑 到塌孔、预埋P V C 管脱节等不确定因素较多，为了 保证后期的装药质量和炸药单耗，间排距按照偏密 布置，混凝土区域孔网参数按1 ．5 0mX1 ．5 0m 布 置，岩埂区域底板预裂孔上部第l 、2 排间排距取 1 ．2 5m 和1 ．0m ；底板预裂孔以上3 、4 、5 排间排 距取I ．5m 和1 ．2 5m ，在局部需要增加单耗的部位， 适当加密。为进一步减少爆破振动对进水塔、闸门 门槽的影响，在围堰与进水塔间布置两排减振孔， 减振孔孔径为1 2 0m m ，孔净距0 ．3m ，孔间距 0 ．4m ，孔深1 2m ，梅花形布置。 I V a t e rP o MV 0 1 ．4 5N 。．6 田 万方数据 4 堵塞长度。堵塞的目的可防止产生过多 的爆破飞石，保证爆破效果，当间排距为1 ．2 5I n 和1 ．0m 时，取1m ；当间排距为1 ．5r n 和 1 ．2 5m 以及1 ．5 0m 和1 ．5 0m 时取1 ．2m 。堵塞 使用袋装砂。 3 ．2 ．2 爆破器材的选择 导流洞进口围堰及岩埂爆破拆除为半水下爆破， 孔内渗水、透水严重，选择好爆破材料是爆破成功 与否的关键所在。为确保爆破作业安全、可靠的进 行，经过多次试验。，确定了所用火工材料的质量 控制标准，即炸药密度大于11 0 0k g ／m 3 ，炸药爆速 在45 0 0m ／s ，作功能力大于3 2 0m L ／m o l ，猛度大于 1 6m m ，殉爆距离大于2 倍的药径。药卷采用乳化炸 药1 。乳化炸药具有抗水 3d 、抗压 3k g ／c m 2 性 能，起爆 起爆8 号雷管感度 传爆 连续传爆2 5m 性能好。 3 ．2 ．3 爆破装药 导流洞进口围堰拆除爆破控制的重点是振动控 制。本次爆破需保护的建筑物有闸门进水塔、闸门 门槽等，参照相关规程”1 中未明确规定闸门及其相 关系统的爆破安全振动标准。根据小湾等类似工程 的经验，导流洞及引水洞设计地震设防烈度为Ⅷ度， 通过工程类比确定闸门的抗震设计标准为2 0c m ／s ， 校核标准为3 0c m ／s ，其他钢筋混凝土结构物的抗震 设计标准为1 5c m ／s ，校核标准为2 0c m ／s 。结合 2 0 1 1 年汛前在全年围堰堰前进行的枯期围堰爆破拆 除的爆破振动效应试验。以及前两次爆破成果分析 认为，进口现有地质条件下，与爆破点至保护对象 问的地形、地质条件有关的系数K 和衰减指数d 分 别取值为水平径向K 6 4 ．9 ，a 1 ．5 7 ；垂直向K 1 8 ．6 ，a 0 ．7 5 ；水平切向K 1 9 ．7 ，仅 0 ．8 9 较 为合适，依照选定的上述参数，取第一保护物闸门 槽进行振动校核，在闸门槽距离最后一次爆破的围 堰体边缘距离为1 0m ，炮孑L 深度大约1 2m 时，取炮 孔中间作为计算点，则保护物距离爆破点的距离为 1 6m ，爆破振动的传播符合萨道夫斯基公式，采用 爆破安全规程推荐的K 、O L 值，并结合进水塔混凝土 龄期已达到4 个月的条件，计算得出最大单响药量 控制在4 5k g 以下。 3 ．2 ．4 爆破网络设计H 。 起爆网路是爆破成败的关键，由于主体围堰拆 除难度大，网路准爆性要求高，因此，进口围堰主 体爆破网路选择威海O r i c a 公司生产的高精度非电导 爆管雷管。 为达到排间相邻孔不串段、不重段，同一排相 邻的孔间尽可能不重段的目的，排问雷管选择 囵W a t e rP o M V 0 1 ．4 5N o ．6 4 2n l s ，孔内延时雷管选择l0 0 0m s 段。同时为保证 网路安全需要在主起爆线路左侧增加2 条副起爆线 路，以提高网络可靠度，为保证爆后水流能直接冲 渣，必须使渣堆形成一边高一边低的形态，开口后 的各排炮孔的抛掷方向大体形成4 5 。抛掷角向缺口部 位抛掷，同时为降低爆破振动、改善爆破效果，现 场采用在临空面中间开口，爆渣向开口部位抛掷， 爆破后方便水流冲渣。 3 。3 爆破防护 为确实了解水平孔方案造孔难度和成孔情况， 在进行大规模造孔前对水头最高的部位 下部最下一 排主爆破孔 随机选择一个爆破孔进行造孔试验，造 孑L 过程中，在距离设计孔深1 ．5m 处孑L 内出现射流 并携带大量泥砂，据此判断全年围堰堰前原设计的 帷幕已可能被破坏，将不能按原设计正常的造孔施 工，需采取相应的防渗措施。通过现场多次试验， 在整个岩埂区域按照一定比例，按照设i - h 孑L 深减2m 为标准，采取预固结灌浆堵漏，通过该措施的实施 避免了造孔过程中出现射流或大量渗漏等问题，同 时提高了岩埂的整体性，最终顺利完成全部水平造 孔施工。 由于全年围堰距离进水塔、门槽较近，除了从 爆破设计源头上采取两排孔径中1 2 0m m 减振孑L ， 0 ．3I T I 孔净距控制质点振速，也要避免爆破飞石对 永久建筑物造成损坏。对于进水塔塔体保护主要采 取挂帘和整个进水塔迎爆破面竹排满铺的防护措施； 对进水塔、渐变段底板、进水塔门槽底坎保护主要 采取被动满铺砂的保护措施；对门槽采取码放一定 高度的砂袋防护。 4 爆破效果评价 进口主体围堰最后一次爆破总方量超过 62 0 0m 3 ，实际总装药量1 02 2 4k g ，预裂孔7 0 孔， 分9 段，预裂孔总装药3 8 1 ．5k g ，单响药量4 2k g 底板预裂孔 ，线装药密度为0 ．5k g ／m ；主爆孔共 3 3 0 孔，单孑L 单响，主爆孔装药量98 4 2 ．5k g 。最大 单响药量4 5k g ，总单耗1 ．6 5k g ／n 1 3 ，堰体造孔、装 药前最后一次炮孔复验完成后，于l1 月1 6 日夜班 启动装药工作，总历时近4 0h ，在11 月1 8 日下午 1 7 0 0 进行爆破分流，起爆后2 号导流洞进口水位从 14 9 1I T I 直降至14 8 3n l ，水位降幅达8I n ，坝区主河 道即近断流，1 号进口水流平顺、无明显岩埂存在， 爆破效果达到预期，对相邻构筑物未造成任何破坏。 导流洞进口围堰的爆破振动监测由第三方负责，由 爆破质点振速监测资料反映，所有监测点质点振动 速度均未超出保护对象的安全质点振动速度。．1 号 万方数据 要 兰竺三三竺 呈三竺竺 竺竺 三 竺竺 竺 雷圆圈圈冒 表21 号导流洞进口围堰主体拆除爆破质点振动监测成果 注计算与爆心的水平距离和竖直距离时．以被拆除爆破围堰体的中心为爆破位置。 导流洞进口围堰主体拆除爆破质点振动监测成果见 表2 。 5 结语 黄登水电站1 号导流洞进口全年围堰拆除在难 度系数大、控制要求高、主体爆破与保护对象距离 近且无类似工程经验可借鉴的情况下，在参建各方 高度重视及共同努力下，经过爆破设计方案的完善 和制定详细预案、措施，通过精细的施工、严格的 质量管理，最终顺利实现、成功分流。 参考文献 [ 1 ] 杨育礼，范美师，吴德平．小湾水电站导流洞围堰拆除爆破设计 与施工[ J ] ．云南水力发电，2 0 0 8 6 3 6 3 8 ． [ 2 ] G J B 7 7 2 A - - 1 9 9 7 炸药试验方法[ S ] ． [ 3 ] G B1 8 0 9 5 - - 2 0 0 0 中华人民共和国国家标准乳化炸药【s ] ． [ 4 ] G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 爆破安全规程[ s ] ． [ 5 ] 刘美山，陆学华，段邦鹏．黄登水电站导流洞枯期围堰爆破拆除 振动效应试验试验报[ R ] ．昆明中国水利水电第十四工程局有 限公司，2 0 1 2 ． 责任编辑焦雪梅 夺寺夺串卡夺之，卡{ ，寺夺{ ，争{ 、夺争牛t } 夺} i f - d , - 寺争争争争寺，寺“ d - { ，辱夺夺争争争争夺争夺夺寺，夺专- 4 - 毒夺争寺“ 上接第3 7 页 重要性。下闸方案准备、下闸前的检 查探摸及应急预案设置、应急设备、物资材料的准 备应提前进行，有条件时可提前进行相关预演。 2 导流洞封堵闸门门槽往往是一个水电项目 中过流时间最长的门槽，在导流期内一直承受水流 的冲刷、磨蚀等各种不利因素的考验。因此，从导 流洞的土建总体过流体形布置及金属结构门槽设计 均应考虑以．卜．的恶劣使用条件，采取稳妥可靠的工 程措施确保在整个导流期内门槽结构及土建闸墩的 完好无损，为成功下闸创造基本条件；还应考虑备 用的下闸封堵措施，以防止一旦导流洞封堵闸门下 闸出现意外，造成损失。门槽保护装置提出孔口的 时间应尽量靠近封堵闸门下闸时间，以缩短门槽段 无保护过流时间。从国内及国际上的一些工程实例 来看，已不仅仅是依靠一道封堵闸门来下闸封堵， 而是考虑采用两道封堵闸门的备用措施，以大大提 高下闸封堵的安全性。 3 导流洞弧门动水启闭的安全性要远大于平板 闸门，而且弧门的门槽水力学条件远优于平板闸门门 槽，导流期长期过流水流条件好，弧门局部开启条件 也优于平板闸门，在蓄水初期可参与调蓄下泄流量， 控制水位，释放生态流量等。虽然表面看来增加了工 程投资，但运行的安全性、灵活性大大提高，从工程 总体投资风险效益评估来看是非常值得的。 参考文献 [ 1 ] 王处军．云南澜沧江黄登水电站可行性研究报告[ R ] ．昆明中 国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，2 0 1 3 ． [ 2 ] 杨兆福．水工金属结构[ M ] ．北京水利电力出版社，1 9 8 9 ． [ 3 ] 刘细龙，陈福荣．闸门与启闭设备[ M ] ．北京中国水利水电出 版社，2 0 0 3 ． [ 4 ] 陈绍蓍．钢结构设计原理[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 5 ． [ 5 ] 水电站机电设计手册编写组编．水电站机电设计手册[ M ] ． 北京水利电力出版社，1 9 8 8 ． [ 6 ] 曹平周，朱召泉．钢结构[ M ] ．北京科学技术文献出版 社，1 9 9 9 ． [ 7 ] 俞良正，陶碧霞．钢闸门面板试验主要成果及建议[ J ] ．水力发 电，1 9 8 6 1 0 3 1 4 2 ． 责任编辑焦雪梅 W a t P rP o w e rV 0 1 ．4 5 №6 圈 万方数据